1、第第1111章章 連接與彈簧連接與彈簧Connections and Springs湖南大學湖南大學 莫富灝莫富灝重難點重難點重點：重點：（1 1）螺紋連接的預緊及放松；）螺紋連接的預緊及放松；（2 2）螺栓連接的設計與強度計算；）螺栓連接的設計與強度計算；（3 3）鍵連接的類型及強度校核。）鍵連接的類型及強度校核。難點：難點：（1 1）緊螺栓連接的設計及強度計算；）緊螺栓連接的設計及強度計算；（2 2）普通螺旋傳動的計算。普通螺旋傳動的計算。教學內容教學內容11.111.1 螺紋連接及螺旋傳動螺紋連接及螺旋傳動11.2 11.2 鍵、花鍵、銷連接鍵、花鍵、銷連接11.3 11.3 其他連接其

2、他連接11.1 11.1 螺紋連接及螺旋傳動螺紋連接及螺旋傳動螺紋的形成螺紋的形成 螺旋線：螺旋線：將一直角三角形沿底將一直角三角形沿底邊與一圓柱體底面圓周復合而繞在邊與一圓柱體底面圓周復合而繞在圓柱體上圓柱體上, ,則其斜邊在圓柱體表面則其斜邊在圓柱體表面形成一條螺旋線。形成一條螺旋線。 螺紋：螺紋：一個平面圖形一個平面圖形K K沿螺旋沿螺旋線運動并使線運動并使K K平面始終通過圓柱體平面始終通過圓柱體軸線軸線YY-YY-這樣就形成了螺紋。這樣就形成了螺紋。改變改變平面圖形平面圖形K K，可得到三角形、矩形、，可得到三角形、矩形、梯形、鋸齒形、管螺紋等。梯形、鋸齒形、管螺紋等。圖圖11-2

3、螺紋螺紋圖圖11-1 螺旋的形成螺旋的形成左旋螺紋左旋螺紋螺旋線數目螺旋線數目右旋螺紋右旋螺紋平面圖形形平面圖形形狀（牙形）狀（牙形） 三角形三角形梯形梯形螺旋線旋向螺旋線旋向螺紋螺紋 單線螺紋單線螺紋工作性質工作性質連接用螺紋連接用螺紋傳動用螺紋傳動用螺紋鋸齒形等鋸齒形等多線螺紋多線螺紋11.1.1 11.1.1 螺紋的類型與參數螺紋的類型與參數螺紋分布螺紋分布表面表面外螺紋外螺紋內螺紋內螺紋矩形矩形arctanarctan22LnPdd 大徑大徑d d 與外螺紋牙頂相重合的假想圓柱面與外螺紋牙頂相重合的假想圓柱面直徑，亦稱公稱直徑；直徑，亦稱公稱直徑； 小徑小徑d d1 1與外螺紋牙底相重

4、合的假想圓柱面與外螺紋牙底相重合的假想圓柱面直徑，常用于強度校核；直徑，常用于強度校核； 中徑中徑d d2 2在軸向剖面內牙厚與牙間寬相等處在軸向剖面內牙厚與牙間寬相等處的假想圓柱面的直徑；的假想圓柱面的直徑； 螺距螺距P P 相鄰兩牙在中徑圓柱面的母線上對相鄰兩牙在中徑圓柱面的母線上對應兩點間的軸向距離；應兩點間的軸向距離； 導程導程L L 同一螺旋線上相鄰兩牙在中徑圓柱同一螺旋線上相鄰兩牙在中徑圓柱面的母線上的對應兩點間的軸向距離；面的母線上的對應兩點間的軸向距離； 線數線數n n 螺紋螺旋線數目，一般螺紋螺旋線數目，一般n4n4， 螺螺距、導程、線數關系：距、導程、線數關系：L=nPL=

5、nP； 牙型角牙型角螺紋軸向平面內螺紋牙型兩側邊螺紋軸向平面內螺紋牙型兩側邊的夾角；的夾角； 螺旋升角螺旋升角中徑圓柱面上螺旋線的切線與中徑圓柱面上螺旋線的切線與垂直于螺旋線軸線的夾角。垂直于螺旋線軸線的夾角。圖圖11-3 螺紋參數螺紋參數11.1.1 11.1.1 螺紋的類型與參數螺紋的類型與參數 螺紋擰緊滑塊沿斜面等速上升；螺紋擰緊滑塊沿斜面等速上升； 螺紋擰松滑塊沿等速下滑。螺紋擰松滑塊沿等速下滑。 螺旋副摩擦螺旋副摩擦 =斜面摩擦斜面摩擦 d2LvFaF則擰緊時所需驅動力及力矩：則擰緊時所需驅動力及力矩： 螺紋副（螺旋副）螺紋副（螺旋副）外螺紋與內螺外螺紋與內螺紋旋合而組成。紋旋合而組

6、成。11.1.2 11.1.2 螺紋的受力分析與自鎖螺紋的受力分析與自鎖FaFFRFnfFnFaFFR+圖圖11-4 矩形螺紋副受力分析矩形螺紋副受力分析a22tan22ddTFFtanaFFd2FaFd2Lvd2FaF 同理，擰松螺母所需平衡力及力矩：同理，擰松螺母所需平衡力及力矩：11.1.2 11.1.2 螺紋的受力分析與自鎖螺紋的受力分析與自鎖FaFFRfFnFn-FaFFRFaFF F為負值，得螺紋副自鎖條件：為負值，得螺紋副自鎖條件：圖圖11-4 矩形螺紋副受力分析矩形螺紋副受力分析b2atan-2 dTF-tanaFF 11.1.2 11.1.2 螺紋的受力分析與自鎖螺紋的受力分

7、析與自鎖Fn=Fa將非矩形螺紋法向力的增加看成摩擦因素增加，則：將非矩形螺紋法向力的增加看成摩擦因素增加，則：Fn=Fa/cosFa圖圖11-5 矩形螺紋矩形螺紋Fa圖圖11-6 非矩形螺紋非矩形螺紋tancoscosaaaavvFffFf FF螺紋加螺紋加工方法工方法攻絲和套絲攻絲和套絲螺紋車削螺紋車削螺紋滾壓螺紋滾壓螺紋數控銑削螺紋數控銑削生產效率高生產效率高,螺紋精度高螺紋精度高,但需專用設但需專用設備備,設備投資大；設備投資大；加工精度比較高加工精度比較高,主要用來加工尺寸較主要用來加工尺寸較大的螺紋；大的螺紋；加工精度和效率具有極大優勢加工精度和效率具有極大優勢,且加工且加工時不受螺

8、紋結構和旋向的限制。時不受螺紋結構和旋向的限制。生產效率高，主要用于大批量生產標生產效率高，主要用于大批量生產標準緊固件和其他螺紋連接件的外螺紋；準緊固件和其他螺紋連接件的外螺紋；11.1.3 11.1.3 螺紋制造工藝及裝備簡介螺紋制造工藝及裝備簡介此外，還有螺紋磨削等加工方法。此外，還有螺紋磨削等加工方法。圖圖11-6 套絲套絲圖圖11-7 車削車削螺紋連接的基本類型螺紋連接的基本類型螺紋連接螺紋連接螺栓連接螺栓連接普通螺栓連接普通螺栓連接鉸制孔用螺栓連接鉸制孔用螺栓連接雙頭螺柱聯接雙頭螺柱聯接螺釘聯接螺釘聯接緊定螺釘聯接緊定螺釘聯接11.1.4 11.1.4 螺紋連接的基本類型及螺紋緊固

9、件螺紋連接的基本類型及螺紋緊固件其他螺紋其他螺紋連接連接地腳螺栓地腳螺栓主要應用于將機座或機架固定在地基主要應用于將機座或機架固定在地基上。上。吊環螺釘吊環螺釘主要裝在機器或零部件的頂蓋或外殼主要裝在機器或零部件的頂蓋或外殼上，以便于對設備實施起吊。上，以便于對設備實施起吊。T型槽螺栓型槽螺栓主要用于工裝設備中的工裝零件與工主要用于工裝設備中的工裝零件與工裝機座的連接。裝機座的連接。螺紋連接的基本類型螺紋連接的基本類型11.1.4 11.1.4 螺紋連接的基本類型及螺紋緊固件螺紋連接的基本類型及螺紋緊固件等等（a）地腳螺栓（b）吊環螺釘（c）T型槽螺栓圖圖11-8其他螺紋連接其他螺紋連接 螺紋

10、緊固件類型繁多，多已標準化；設計時可以根據有關螺紋緊固件類型繁多，多已標準化；設計時可以根據有關標準選用。標準選用。 （2）雙頭螺柱）雙頭螺柱 雙頭螺柱旋入被連接件螺雙頭螺柱旋入被連接件螺紋孔的一端稱為座端紋孔的一端稱為座端, ,另一端另一端為螺母端。為螺母端。 （1）螺栓）螺栓 螺栓的頭部形狀有六角頭、螺栓的頭部形狀有六角頭、方頭、沉頭、半圓頭等多種形方頭、沉頭、半圓頭等多種形式，其中式，其中六角頭螺栓最常用六角頭螺栓最常用。 螺紋緊固件螺紋緊固件11.1.4 11.1.4 螺紋連接的基本類型及螺紋緊固件螺紋連接的基本類型及螺紋緊固件圖圖11-9 六角頭螺栓六角頭螺栓圖圖11-10 雙頭螺柱

11、雙頭螺柱 （3 3）螺釘）螺釘 頭部形狀有圓頭、扁圓頭、六角頭部形狀有圓頭、扁圓頭、六角頭、圓柱頭和沉頭等。頭部起子槽有頭、圓柱頭和沉頭等。頭部起子槽有一字槽、十字槽和內六角孔等形式。一字槽、十字槽和內六角孔等形式。 （4 4）緊定螺釘緊定螺釘 緊定螺釘常用的末端形式有緊定螺釘常用的末端形式有錐端、錐端、平端平端和和圓柱端圓柱端等各種形狀。等各種形狀。 螺紋緊固件螺紋緊固件11.1.4 11.1.4 螺紋連接的基本類型及螺紋緊固件螺紋連接的基本類型及螺紋緊固件 （5）自攻螺釘）自攻螺釘圖圖11-11 螺釘螺釘圖圖11-12緊定螺釘緊定螺釘圖圖11-13 自攻螺釘自攻螺釘 （6）螺母）螺母 螺母

12、的形狀有螺母的形狀有六角形、圓形等六角形、圓形等, ,最常用的為最常用的為六角形六角形。 （7）墊圈）墊圈 墊圈常放在螺母與被連接件之間墊圈常放在螺母與被連接件之間, ,其作用是減小接觸處壓其作用是減小接觸處壓強和避免擰緊螺母時擦傷被連接件的表面。強和避免擰緊螺母時擦傷被連接件的表面。 螺紋緊固件螺紋緊固件11.1.4 11.1.4 螺紋連接的基本類型及螺紋緊固件螺紋連接的基本類型及螺紋緊固件圖圖11-14 螺母螺母（a）六角形）六角形（b）圓形）圓形圖圖11-15 墊圈墊圈 大多數螺紋連接在裝配時都需要擰緊，使之在承受工作載大多數螺紋連接在裝配時都需要擰緊，使之在承受工作載荷之前，預先受到力

13、的作用，這個預加作用力稱為預緊力。荷之前，預先受到力的作用，這個預加作用力稱為預緊力。 增強聯接的可靠性和緊密性，以防止受載后被連接件間增強聯接的可靠性和緊密性，以防止受載后被連接件間出現縫隙或發生相對移動。出現縫隙或發生相對移動。 為保證工作能力和預緊可靠，螺紋聯接件的預緊應力一為保證工作能力和預緊可靠，螺紋聯接件的預緊應力一般不超過般不超過材料屈服極限的材料屈服極限的8080。 預緊力：預緊力： 預緊力的確定原則：預緊力的確定原則： 預緊目的：預緊目的： （1）螺紋預緊）螺紋預緊11.1.5 11.1.5 螺紋的預緊及防松螺紋的預緊及防松 小直徑螺栓裝配時應施加小的小直徑螺栓裝配時應施加小

14、的擰緊力矩，否則容易拉斷螺栓；對擰緊力矩，否則容易拉斷螺栓；對于重要的聯接，應盡可能不采用直于重要的聯接，應盡可能不采用直徑徑M12M12的螺栓。的螺栓。 （1）螺紋預緊）螺紋預緊11.1.5 11.1.5 螺紋的預緊及防松螺紋的預緊及防松式中：式中：T T1 1螺紋副摩擦阻力矩；螺紋副摩擦阻力矩； T T2 2螺母環形端面與被聯接件間的摩螺母環形端面與被聯接件間的摩擦力矩；擦力矩； F Fa a軸向力，對于不承受工作載荷的軸向力，對于不承受工作載荷的螺紋，即預緊力；螺紋，即預緊力； 擰緊力矩：擰緊力矩：圖圖11-16 擰緊力矩擰緊力矩 tan2122avca fF dTTTf F r沖擊、振

15、動、變載荷、高溫或溫度變化較大工作條件下沖擊、振動、變載荷、高溫或溫度變化較大工作條件下 （2）螺紋防松）螺紋防松11.1.5 11.1.5 螺紋的預緊及防松螺紋的預緊及防松 防松意義：防松意義：根本在于防止螺紋副的相對運動根本在于防止螺紋副的相對運動螺紋連接中的預緊力和摩擦力會逐漸減小或可能瞬時消失螺紋連接中的預緊力和摩擦力會逐漸減小或可能瞬時消失為保證連接安全可靠，設計螺紋時要采用為保證連接安全可靠，設計螺紋時要采用必要的防松措施。必要的防松措施。摩擦防松摩擦防松永久防松永久防松防松防松措施措施分類分類機械防松機械防松對頂螺母防松對頂螺母防松尼龍圈鎖緊螺母防松尼龍圈鎖緊螺母防松開口銷開口銷

16、&槽形螺母槽形螺母止動墊圈止動墊圈&圓螺母圓螺母串聯鋼絲串聯鋼絲粘合防松粘合防松鉚沖防松鉚沖防松焊接防松焊接防松 （2）螺紋防松）螺紋防松11.1.5 11.1.5 螺紋的預緊及防松螺紋的預緊及防松 防松措施：防松措施：等等.使螺紋連接成不可拆卸連接使螺紋連接成不可拆卸連接彈簧墊圈防松彈簧墊圈防松20 設計目標：設計目標：合理確定連接面幾何形狀、螺栓數目、布置形式合理確定連接面幾何形狀、螺栓數目、布置形式, ,力力求各螺栓和接合面間受力均勻、合理，便于裝配。求各螺栓和接合面間受力均勻、合理，便于裝配。 設計順序設計順序: :選布局、定數目、力分析、設計尺寸。選布局、定數目、力分析、設計尺寸。

17、設計原則：設計原則：（1 1）布局盡量對稱布局盡量對稱, ,螺栓組中心與連接結合面幾何中心重合螺栓組中心與連接結合面幾何中心重合;（2 2）對于鉸制孔螺栓連接的受剪螺栓對于鉸制孔螺栓連接的受剪螺栓, ,在平行于工作載荷方向上成排在平行于工作載荷方向上成排布置的螺栓數目不應超過布置的螺栓數目不應超過8 8個，個，以免載荷分布不均以免載荷分布不均;11.1.6 11.1.6 螺栓組的設計螺栓組的設計圖圖11-17 螺紋布置方式螺紋布置方式（a）（b)(c)(d) （3 3）對于）對于受彎矩或轉矩的螺栓連接受彎矩或轉矩的螺栓連接, ,使螺栓盡量布置在靠近連使螺栓盡量布置在靠近連接結合面的邊緣上，盡量

18、接結合面的邊緣上，盡量減少螺栓的受力減少螺栓的受力; （4 4）合理的間距和邊距合理的間距和邊距，以保證，以保證連接的緊密性和裝拆時扳手連接的緊密性和裝拆時扳手所需的活動空間所需的活動空間; （5 5）螺栓的數目及布置應便于螺栓孔的加工螺栓的數目及布置應便于螺栓孔的加工; （6 6）采用）采用減載裝置減載裝置, ,減少螺栓的受力。減少螺栓的受力。 （a）減載銷）減載銷 11.1.6 11.1.6 螺栓組的設計螺栓組的設計（b）減載套筒）減載套筒 （c)減載鍵減載鍵圖圖11-18 減震裝置減震裝置22 （1 1）根據連接的裝配、外載荷情況等確定螺栓受力；）根據連接的裝配、外載荷情況等確定螺栓受力

19、； （2 2）按強度條件確定螺栓危險截面尺寸）按強度條件確定螺栓危險截面尺寸（主要是確定（主要是確定螺紋小徑）螺紋小徑），然后按標準選用。，然后按標準選用。 螺栓的主要失效形式：螺栓的主要失效形式： 11.1.7 11.1.7 螺栓連接的設計與強度計算螺栓連接的設計與強度計算 （1 1）螺栓桿拉斷；）螺栓桿拉斷； （2 2）螺紋的壓潰和剪斷；）螺紋的壓潰和剪斷； （3 3）經常裝拆時會因磨損而發生滑扣現象。）經常裝拆時會因磨損而發生滑扣現象。 螺栓連接設計方法：螺栓連接設計方法：松螺栓連接松螺栓連接（無預緊力作用）：（無預緊力作用）： 當承受工作載荷當承受工作載荷F時，時，強度條件：強度條件：

20、11.1.7 11.1.7 螺栓連接的設計與強度計算螺栓連接的設計與強度計算設計條件：設計條件：式中：式中：圖圖11-19 松螺栓連接松螺栓連接a4 21Fda14 Fd /Sn（1 1）僅受預緊力的緊螺栓聯接）僅受預緊力的緊螺栓聯接根據第四強度理論，螺栓在預緊狀態下的計算應力根據第四強度理論，螺栓在預緊狀態下的計算應力: : 緊螺栓連接緊螺栓連接（有預緊力作用）（有預緊力作用） 螺栓受螺栓受拉應力拉應力和螺紋力矩所引起的和螺紋力矩所引起的扭切應力扭切應力的復合作用。的復合作用。故螺栓螺紋部分的強度條件：故螺栓螺紋部分的強度條件：式中：式中：11.1.7 11.1.7 螺栓連接的設計與強度計算

21、螺栓連接的設計與強度計算3.1322caaca211.34Fd （2 2）受橫向工作載荷的螺栓強度）受橫向工作載荷的螺栓強度緊螺栓連接緊螺栓連接（有預緊力作用）（有預緊力作用）11.1.7 11.1.7 螺栓連接的設計與強度計算螺栓連接的設計與強度計算螺栓承受垂直于螺栓軸線的橫向工螺栓承受垂直于螺栓軸線的橫向工作載荷作載荷F F作用，被連接件無相對滑動，作用，被連接件無相對滑動，則螺栓所受軸向力為：則螺栓所受軸向力為：注：求出注：求出F Fa a后，可后，可按前例中所講方法計按前例中所講方法計算螺栓強度。算螺栓強度。圖圖11-20 受橫向受橫向工作載荷的螺栓工作載荷的螺栓 設流體壓強為設流體壓

22、強為p p，螺栓個數為，螺栓個數為z z，則每個螺栓平均承受的工作載荷為：則每個螺栓平均承受的工作載荷為： （3 3）受軸向載荷的緊螺栓聯接受軸向載荷的緊螺栓聯接F FE Ep pD DF FE E總拉伸載荷總拉伸載荷F Fa a= = 預緊力預緊力F F0 0 + + F FE E? ?圖圖11-21 受軸向載荷的緊螺栓連接受軸向載荷的緊螺栓連接 11.1.7 11.1.7 螺栓連接的設計與強度計算螺栓連接的設計與強度計算緊螺栓連接緊螺栓連接（有預緊力作用）（有預緊力作用）2E4pDFz （a）自然狀態）自然狀態總拉伸載荷總拉伸載荷F Fa a= =殘余預緊力殘余預緊力F FR R + +

23、F FE E( (b) )預緊后預緊后( (c) )受工作載荷后受工作載荷后F FR RF FE EF FE EF Fa aF F0 0F F0 0F F0 0圖圖11-22 螺栓和被連接件的受力和變形螺栓和被連接件的受力和變形 11.1.7 11.1.7 螺栓連接的設計與強度計算螺栓連接的設計與強度計算緊螺栓連接緊螺栓連接（有預緊力作用）（有預緊力作用） （3 3）受軸向載荷的緊螺栓聯接受軸向載荷的緊螺栓聯接 為保證連接件的接合面不出現縫隙，為保證連接件的接合面不出現縫隙， 則則F FR R00。當相關零件變形滿足虎克定律，其關系如下當相關零件變形滿足虎克定律，其關系如下: :圖圖11-23

24、 受力與變形的關系受力與變形的關系（a）（b）（c）11.1.7 11.1.7 螺栓連接的設計與強度計算螺栓連接的設計與強度計算緊螺栓連接緊螺栓連接（有預緊力作用）（有預緊力作用） （3 3）受軸向載荷的緊螺栓聯接受軸向載荷的緊螺栓聯接解解 （1 1）決定螺栓工作載荷）決定螺栓工作載荷F FE E；11.1.7 11.1.7 螺栓連接的設計與強度計算螺栓連接的設計與強度計算 （2 2）決定螺栓總拉伸載荷）決定螺栓總拉伸載荷F Fa a；F FE Ep pD DF FE E圖圖11-24 受軸向載荷的緊螺栓連接受軸向載荷的緊螺栓連接 暫取螺栓數暫取螺栓數z=8,z=8,則每個落實承受的平均則每個

25、落實承受的平均載荷載荷F FE E為：為：對于壓力容器取對于壓力容器取殘余預緊力殘余預緊力F Fa a =1.8=1.8F FE E, ,則由式（則由式（11-1511-15）可得：）可得：2 1601.64.02kN482E4p DFzaEE1.82.84.0211.3kNF = F +F = （3 3）求螺栓直徑）求螺栓直徑；11.1.7 11.1.7 螺栓連接的設計與強度計算螺栓連接的設計與強度計算 （4 4）決定螺栓分布圓直徑。）決定螺栓分布圓直徑。s320106.7MPaS3 由式（由式（11-1311-13）得螺紋的小徑為：）得螺紋的小徑為：a14 1.3Fd34 1.3 11.3

26、 10=13.24mm 106.7 查表查表11-2 11-2 取取M16M16螺栓（小徑螺栓（小徑d d1 1=13.835mm)=13.835mm)。 螺栓置于凸緣中部。由圖可以決定螺栓分布圓直徑螺栓置于凸緣中部。由圖可以決定螺栓分布圓直徑D D0 0為：為：022 10DDe1602 16(36)2 10218224mm( (e為螺栓中心到缸體外壁的距離為螺栓中心到缸體外壁的距離) ) 取取D D0 0為為=220mm,8=220mm,8個螺栓沿圓周均勻分布。個螺栓沿圓周均勻分布。 螺旋傳動的類型和應用螺旋傳動的類型和應用 螺旋傳動主要用來把回轉運動變為直線運動。螺旋傳動主要用來把回轉運

27、動變為直線運動。 螺旋螺旋傳動傳動按其用途不同按其用途不同傳力螺旋傳力螺旋傳導螺旋傳導螺旋調整螺旋調整螺旋按其螺旋副摩按其螺旋副摩擦性質不同擦性質不同滑動螺旋滑動螺旋滾動螺旋滾動螺旋靜壓螺旋靜壓螺旋11.1.8 11.1.8 螺旋傳動的簡介螺旋傳動的簡介以傳遞力為主，如舉重機、千以傳遞力為主，如舉重機、千斤頂、加壓螺旋。斤頂、加壓螺旋。以傳遞運動為主，如機床刀架以傳遞運動為主，如機床刀架或工作臺進給機構。或工作臺進給機構。用于調整并固定零件或部件之用于調整并固定零件或部件之間的相對位置間的相對位置, ,如機床、儀器及如機床、儀器及測試裝置中的微調螺旋。測試裝置中的微調螺旋。圖圖11-25 滾動

28、螺旋滾動螺旋 （1)1)螺旋副耐磨性計算螺旋副耐磨性計算 耐磨性計算主要是限制螺紋工作面上的壓強小于材料的許耐磨性計算主要是限制螺紋工作面上的壓強小于材料的許用壓強，則：用壓強，則：令令式中：式中：矩形矩形/梯形梯形螺紋螺紋鋸齒鋸齒螺紋螺紋螺紋工作高度螺紋工作高度 普通螺旋傳動計算普通螺旋傳動計算由此確定螺紋公稱直徑及螺距等。由此確定螺紋公稱直徑及螺距等。，H 為螺母高度，為螺母高度，P 為螺距為螺距。11.1.8 11.1.8 螺旋傳動的簡介螺旋傳動的簡介a2 Fppd hza2 F Pdhp2HdHzP0.5hP0.75hP 對有自鎖性要求的螺紋副，應校核其是否滿足自鎖條件，對有自鎖性要求

29、的螺紋副，應校核其是否滿足自鎖條件，即：即： （3 3）螺桿的強度校核）螺桿的強度校核 傳力螺桿工作時，傳力螺桿工作時，受軸向力受軸向力F Fa a + +扭矩扭矩T T 共同作用共同作用，則根則根據第四強度理論得其強度條件：據第四強度理論得其強度條件： （2)2)自鎖性驗算自鎖性驗算11.1.8 11.1.8 螺旋傳動的簡介螺旋傳動的簡介螺旋升角螺旋升角螺旋副當量摩擦角螺旋副當量摩擦角式中：式中： 普通螺旋傳動計算普通螺旋傳動計算22222114433) （caTFddv （4 4）螺紋牙的強度校核（螺母）螺紋牙的強度校核（螺母） （5 5）螺桿的穩定性計算）螺桿的穩定性計算 對于長徑比較大

30、的受壓螺桿，需要校核壓桿的穩定性，要求對于長徑比較大的受壓螺桿，需要校核壓桿的穩定性，要求螺桿的工作壓力螺桿的工作壓力F F 要小于臨界載荷要小于臨界載荷 F Fcrcr： 將一圈螺紋沿根部大徑將一圈螺紋沿根部大徑d展開成展開成懸臂梁，則螺紋牙根部剪切強度條懸臂梁，則螺紋牙根部剪切強度條件：件：彎曲強度條件：彎曲強度條件：（許用安全系數）（許用安全系數）11.1.8 11.1.8 螺旋傳動的簡介螺旋傳動的簡介 普通螺旋傳動計算普通螺旋傳動計算sS傳力螺旋傳力螺旋傳導螺旋傳導螺旋精密螺桿或水平安裝精密螺桿或水平安裝圖圖11-26 螺紋牙強度螺紋牙強度F Fa a/z/zb b ，Fdbzbb26

31、h。aFdb zcrscsFSSF （1 1）平鍵連接）平鍵連接(a) (a) 普通平鍵普通平鍵 平鍵的兩側面是工作面，上表面與輪轂上的鍵槽底部之間平鍵的兩側面是工作面，上表面與輪轂上的鍵槽底部之間留有間隙；工作時靠鍵與鍵槽側面的擠壓來傳遞扭矩，定心性留有間隙；工作時靠鍵與鍵槽側面的擠壓來傳遞扭矩，定心性好，裝拆方便。好，裝拆方便。 鍵連接的類型鍵連接的類型11.2.1 11.2.1 鍵連接鍵連接11.2 11.2 鍵、花鍵、銷連接鍵、花鍵、銷連接圖圖11-211-27 7 平鍵連接平鍵連接（b）導向平鍵導向平鍵 上、下表面為工作面上、下表面為工作面, ,將楔鍵打入軸和轂槽內將楔鍵打入軸和轂槽

32、內, ,工作時靠其摩擦力工作時靠其摩擦力和擠壓傳遞扭矩。用于定心精度要求不高，載荷平穩和低速的連接。和擠壓傳遞扭矩。用于定心精度要求不高，載荷平穩和低速的連接。 （3)3)楔鍵連接楔鍵連接 （2)2)半圓鍵連接半圓鍵連接 以兩側面為工作面，裝配方便。鍵槽對軸以兩側面為工作面，裝配方便。鍵槽對軸的削弱較大，只適用于輕載連接。常用于錐形的削弱較大，只適用于輕載連接。常用于錐形軸端。軸端。 鍵連接的類型鍵連接的類型11.2.1 11.2.1 鍵連接鍵連接圖圖11-28 半月鍵連接半月鍵連接圖圖11-29 楔鍵連接楔鍵連接（a）（b）（c） （4)4)切向鍵切向鍵 由一對楔鍵組成，窄面是工作面；工作面

33、的壓力沿軸的切線方向由一對楔鍵組成，窄面是工作面；工作面的壓力沿軸的切線方向作用，能傳遞很大的轉矩。一個切向鍵只能傳遞一個方向的轉矩，傳作用，能傳遞很大的轉矩。一個切向鍵只能傳遞一個方向的轉矩，傳遞雙向轉矩時，須用互成遞雙向轉矩時，須用互成120120130130角的兩個鍵。重型機械中采用。角的兩個鍵。重型機械中采用。圖圖11-30 切向鍵連接切向鍵連接（a）（b） 鍵連接的類型鍵連接的類型11.2.1 11.2.1 鍵連接鍵連接 （1)1)鍵的尺寸選擇鍵的尺寸選擇 鍵的截面尺寸根據軸徑鍵的截面尺寸根據軸徑d d由標準中查由標準中查得；鍵的長度參考輪轂的長度確定，一得；鍵的長度參考輪轂的長度確

34、定，一般略短于輪轂長，并符合標準中規定的般略短于輪轂長，并符合標準中規定的尺寸系列。尺寸系列。 （2)2)平鍵連接的失效平鍵連接的失效 主要失效形式是主要失效形式是工作面的壓潰和磨工作面的壓潰和磨損損，其中磨損主要發生在動連接中。，其中磨損主要發生在動連接中。 除非有嚴重過載，一般不會出現鍵除非有嚴重過載，一般不會出現鍵的剪斷的剪斷（沿圖示（沿圖示a-a面）面）。 平鍵的選擇和強度校核平鍵的選擇和強度校核圖圖11-31 平鍵類型平鍵類型圖圖11-32 平鍵連接受力情況平鍵連接受力情況 11.2.1 11.2.1 鍵連接鍵連接（3)3)平鍵連接的強度校核平鍵連接的強度校核 對于導向平鍵，考慮磨損

35、，應對于導向平鍵，考慮磨損，應限制壓強限制壓強： 設載荷為均勻分布設載荷為均勻分布, ,平鍵連接的平鍵連接的擠壓強度條件擠壓強度條件: :校核后，如平鍵強度不足，可改進如下校核后，如平鍵強度不足，可改進如下: :（1)1)增大輪轂長度；增大輪轂長度；2 2）采用雙鍵。）采用雙鍵。式中：式中：TT轉矩，轉矩，N Nmmmm； dd軸頸，軸頸，mmmm； hh鍵的高度，鍵的高度，mmmm； ll鍵的工作長度，鍵的工作長度，mmmm。圖圖11-33 平鍵連接受平鍵連接受力情況力情況 11.2.1 11.2.1 鍵連接鍵連接（A A型：型：l=L-bl=L-b；B B型：型：l=Ll=L；C C型：型

36、：l=L-b/2l=L-b/2）。）。pp4Tdhl4 Tppdhl解解 （1 1）選取平鍵尺寸）選取平鍵尺寸； （2 2）校核鍵的連接強度。）校核鍵的連接強度。圖圖11-34(a) 普通平鍵連接普通平鍵連接 選取選取A A型普通平鍵，根據軸的直徑型普通平鍵，根據軸的直徑d d=70mm=70mm，查表，查表11-611-6知平鍵的截面尺寸：知平鍵的截面尺寸：寬度寬度b b=20mm=20mm，高，高h h=12mm=12mm，當輪轂長度為，當輪轂長度為55mm55mm時，取鍵長時，取鍵長L L=50mm=50mm。11.2.1 11.2.1 鍵連接鍵連接p44=()TTdhldh L b3p4 969 10153.8MP